Redis的过期策略以及内存淘汰机制

一、过期策略（针对设置了过期时间的键）

Redis 会为设置了 expire（过期时间）的键维护一个过期字典（记录键与过期时间的映射），并通过以下策略删除过期键：

1. 惰性删除（Lazy Eviction）

   • 原理 ：不主动删除过期键，而是在每次访问键时（如 GET），才检查该键是否过期。若过期则删除并返回 nil，否则正常返回值。
   • 优点：节省 CPU 资源，无需额外的删除操作，只在必要时检查。
   • 缺点：可能导致大量过期键堆积在内存中，浪费内存空间（例如一个键过期后长期未被访问，会一直占用内存）。

2. 定期删除（Periodic Eviction）

   • 原理 ：Redis 会每隔一段时间（由 hz 配置控制，默认 10 次 / 秒）主动触发一次过期键删除任务，具体流程：
     1. 从过期字典中随机抽取部分键（默认每次检查 20 个）。
     2. 删除其中已过期的键。
     3. 若过期键比例超过 25%，则重复步骤 1（避免大量过期键未被处理），但为了防止阻塞主线程，会限制最大执行时间（默认不超过 25ms）。
   • 优点：平衡了 CPU 和内存资源，主动清理部分过期键，减少内存浪费。
   • 缺点：仍可能存在少量过期键未被及时删除（受限于随机抽样和执行时间）。

3. 内存淘汰机制的补充

   当以上两种策略未及时删除过期键，导致内存占用达到 maxmemory 限制时，会触发 内存淘汰机制（见下文），进一步清理内存（包括过期键和未过期键）。

二、内存淘汰机制（针对内存达到上限时）

当 Redis 内存使用量达到配置的 maxmemory 阈值时，会触发内存淘汰机制，选择部分键删除以释放内存。具体策略由 maxmemory-policy 配置，分为以下 8 种：

1. 仅淘汰过期键的策略

   • volatile-lru：从设置了过期时间的键中，淘汰最近最少使用（LRU，Least Recently Used）的键。
   • volatile-lfu：从设置了过期时间的键中，淘汰最不经常使用（LFU，Least Frequently Used）的键。
   • volatile-ttl：从设置了过期时间的键中，淘汰剩余过期时间最短（TTL 最小）的键。
   • volatile-random：从设置了过期时间的键中，随机淘汰一个键。

2. 淘汰所有键的策略（包括未设置过期时间的）

   • allkeys-lru：从所有键中，淘汰最近最少使用的键。
   • allkeys-lfu：从所有键中，淘汰最不经常使用的键。
   • allkeys-random：从所有键中，随机淘汰一个键。

3. 不淘汰键的策略

   • noeviction（默认策略）：不淘汰任何键，当内存不足时，拒绝所有写操作（返回错误 OOM command not allowed when used memory > 'maxmemory'），读操作正常。

三、总结

• 过期策略：通过 "惰性删除 + 定期删除" 主动清理过期键，优先保证 CPU 效率，同时减少内存浪费。
• 内存淘汰机制：当内存达到上限时，根据配置的策略淘汰部分键（可能是过期键或未过期键），避免 Redis 因内存不足崩溃。

实际使用中，需根据业务场景选择合适的内存淘汰策略（例如缓存场景常用 allkeys-lru 或 volatile-lru）。